[发明专利]软钎料合金、焊料球和钎焊接头

说明书

提供：为了防止软钎焊不良而具有优异的湿润性、软钎焊后的钎焊接头的接合强度高、抑制接合界面处的破坏、进而还抑制EM发生的软钎料合金。为了确保接合时的可靠性且确保接合后的长期的可靠性，具有如下合金组成：以质量％计、Bi：0.1％以上且低于2.0％、Cu：0.1～1.0％、Ni：0.01～0.20％、Ge：0.006～0.09％、Co：0.003％以上且低于0.05％、余量由Sn组成。

技术领域

本发明涉及能使高电流密度的电流通过的软钎料合金、焊料球和钎焊接头。

背景技术

近年来，CPU(中央处理器，Central Processing Unit)等具有钎焊接头的电子器件要求小型化、高性能化。伴随于此，有搭载于电子器件的半导体元件的单位端子的电流密度增加的倾向。将来据说电流密度达到10⁴～10⁵A/cm²左右。电流密度增加时，电迁移在钎焊接头中发生。电迁移进行时，钎焊接头断裂。

电迁移(以下，适宜称为“EM”)为以下那样的现象。首先，构成钎焊接头的原子与产生电流的电子碰撞，动量从电子传递至原子。动量增加了的原子沿着电子的流动向钎焊接头的阳极侧移动。原子向钎焊接头的阳极侧移动时，空穴在钎焊接头的阴极侧生成。这样的空穴缓慢扩大而生成空隙。生成的空隙生长时，钎焊接头最终断裂。如此，随着近年来的电流密度的增加，EM逐渐成为大的问题。

然而，作为以往的无铅软钎料合金，广泛使用有Sn-Cu软钎料合金、Sn-Ag-Cu软钎料合金。这些软钎料合金由于作为主成分的Sn的有效电荷数大而容易产生EM。由这些合金形成的钎焊接头如果使高电流密度的电流长时间通过，则有时发生断裂。此外，钎焊接头的断裂因素有几个，为了抑制钎焊接头的断裂，研究了各种合金。

专利文献1中，为了提高软钎料合金的拉伸强度、湿润性、抑制钎焊接头的断裂，公开了含有2质量％以上的Bi的Sn-Bi-Cu-Ni系软钎料合金。

专利文献2中，为了通过提高湿润性从而在钎焊接合后实施熟化处理时接合强度也不降低、维持高的接合强度、且提高可靠性，公开了在上述软钎料合金中添加有Ge的Sn-Cu-Ni-Bi-Ge系软钎料合金。

另外，专利文献3和专利文献2公开了相同的合金系的软钎料合金。专利文献3中，为了抑制软钎料合金的耐冲击性的降低，将Bi含量抑制为低于1％。另外，专利文献3中记载的软钎料合金中，为了得到湿润性的提高所带来的钎焊接头的优异的耐冲击性，与P同时含有Ge。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2014-097532号公报

专利文献2：国际公开第2015/166945号小册子

专利文献3：国际公开第2009/131114号小册子

发明内容

发明要解决的问题

然而，专利文献1中记载的软钎料合金由于含有2％以上的Bi，因此，软钎料合金本身的强度过高，接合界面处的破坏被促进。此处移动制品等在搬运时无法避免制品的落下，此时对接合部负荷冲击等的情况下，在接合界面发生破坏。由此，强度试验时也必须避免在接合界面处发生破坏的破坏模式(以下，适宜称为“破坏M”)。专利文献1中，无法避免接合界面处的破坏。

专利文献2中记载的发明是以熟化处理后的钎焊接头的接合强度的提高为目的的，不是以抑制EM的发生为目的的。假定熟化处理后的钎焊接头的可靠性提高，难以说实施抑制作为EM的原因的金属原子的移动的手段。因此，使高密度的电流在使用专利文献2中记载的软钎料合金的钎焊接头中通过时，即使通过添加Ge而湿润性提高，也无法充分抑制EM的发生。